Astronomen simulieren das frühe Universum und die Geburt der ersten Galaxien

Eskere Guru

Eine internationale Zusammenarbeit von Astronomen hat die bisher detaillierteste Simulation der frühen Stadien des Universums erstellt. Die Simulation ist im Video unten zu sehen und zeigt das erste Licht, das sich in einer Zeit, die als Epoche der Reionisierung bezeichnet wird, vor etwa 13 Milliarden Jahren durch die Dunkelheit ausbreitete.

Dies ist die Zeit, in der Wasserstoffatome ionisiert wurden und es dem Licht ermöglichten, sich im Universum auszubreiten, und die frühesten Galaxien entstanden. Diese Zeit war chaotisch und schwer zu modellieren, was die Herausforderung bei der Erstellung dieser Thesan-Simulation war, die von Wissenschaftlern des MIT, der Harvard University und des Max-Planck-Instituts für Astrophysik entwickelt wurde.

Standbild aus einer thesanischen Simulation, die das Universum 251 Millionen Jahre nach dem Urknall zeigt. Die orangefarbenen Halos stellen den Ausbruch von Strahlung oder Licht dar, der von frühen Galaxien ausgeht.
Standbild aus einer thesanischen Simulation, die das Universum 251 Millionen Jahre nach dem Urknall zeigt. Die orangefarbenen Halos stellen den Ausbruch von Strahlung oder Licht dar, der von frühen Galaxien ausgeht. Thesanische Zusammenarbeit

„Die meisten Astronomen haben keine Labore, in denen sie Experimente durchführen können. Die räumlichen und zeitlichen Maßstäbe sind zu groß, daher können wir Experimente nur auf Computern durchführen“, sagte Autor Rahul Kannan, Astrophysiker am Center for Astrophysics in Harvard , in einer Erklärung . „Wir sind in der Lage, grundlegende physikalische Gleichungen und theoretische Modelle zu verwenden, um zu simulieren, was im frühen Universum passiert ist.“

Das Team erstellte die bisher detaillierteste Simulation dessen, wie diese Zeit gewesen sein könnte, die eine Fläche von 300 Millionen Lichtjahren abdeckt und die erste Milliarde Jahre nach dem Urknall durchläuft.

Da dies vor so langer Zeit geschah, ist es sehr schwierig, Beweise aus dieser Zeit zu beobachten. Neue Teleskope wie das James Webb Space Telescope (JWST) werden jedoch in der Lage sein, sehr weit entfernte Galaxien zu sehen – und da das Licht Zeit braucht, um solche Entfernungen zurückzulegen, ist die Beobachtung dieser Galaxien wie ein Blick in die Vergangenheit. Die Forscher hoffen, dass diese neueren Teleskope Daten sammeln können, die sie mit ihrer Simulation vergleichen können.

„Viele Teleskope, die online gehen, wie das JWST, sind speziell darauf ausgelegt, diese Epoche zu untersuchen“, sagte Kannan. „Hier kommen unsere Simulationen ins Spiel; Sie werden uns helfen, echte Beobachtungen aus dieser Zeit zu interpretieren und zu verstehen, was wir sehen.“

Der Vergleich realer Daten mit der Simulation könnte mehr über diesen Zeitraum verraten. "Und das ist der interessante Teil", sagte Co-Autor Mark Vogelsberger, außerordentlicher Professor für Physik am MIT. „Entweder werden unsere Thesan-Simulationen und unser Modell mit dem übereinstimmen, was JWST findet, was unser Bild des Universums bestätigen würde, oder es wird eine erhebliche Meinungsverschiedenheit geben, die zeigt, dass unser Verständnis des frühen Universums falsch ist.“

Die Forschungsergebnisse werden in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.